中国共产党对蒙旗独立混成旅这支抗日武装极为关注。1938年5月，毛泽东通过神木边区党组织电报通知乌兰夫去延安汇报工作，蒙施独立混成旅旅长白海峰受邀去延安与毛泽东会面。乌兰夫汇报了蒙施独立混成旅部队建设情况，白海峰介绍了国民政府答应将蒙旗独立混成旅扩编为师级建制的情况。毛泽东听取汇报后作出指示，要求利用国共合作的机会，争取国民党的供给，设法扩大队伍，回到伊克昭盟去开展斗争，以抗日的模范行动，影响带动各族群众，团结争取蒙古族上层和宗教上层一道抗日。1938年6月，中共中央决定在蒙旗独立混成旅成立军政委员会，白海峰总负责，乌兰夫为政治委员，纪松龄为军事委员，从组织上加强了对部队的领导。1938年秋，蒙旗独立混成旅奉命进驻伊克昭盟郡王旗和杭锦旗一带。

1939年夏，国民政府军政部下令，蒙旗独立混成旅扩编为国民革命军新编陆军第三师（简称新三师），划归第八战区指挥，白海峰任师长，乌兰夫任政治部代理主任，中共党员纪松龄等任各团和各部门负责人按照中共中央的指示，新三师党务委员会的领导方式由半公开转变为“秘密存在”，仍旧是领导新三师的核心力量。为了协调配合开展地方工作，新三师党委归中共伊盟工委领导，乌兰夫兼任伊盟工委委员。

新三师这支属于国民党编制的武装力量由中共西蒙工委帮助组建，在中国共产党的影响和领导下逐步发展。部队中师有政治部，团有政治处，连有指导员。新三师党委在部队中加强政治思想工作，宣传党的《抗日救国十大纲领》《八一宣言》《告全国同胞书》等重要文件精神，组织红军长征报告会，进行革命传统教育。按照八路军的建军宗旨，严格部队的组织纪律，尊重当地民族的风俗习惯，抽调政工干部到当地农牧民中宣传党的抗战政策、民族政策。乌兰夫三访郡王旗札萨克图布什吉尔格勒（图王），帮助地方组建抗日武工队，动员各民族各阶层人士和贫苦农牧民踊跃加人抗日行列。 新三师党委在赤老图沟举办了抗日军政干部培训班，培养了一批干部，并将其充实到部队，提高了官兵素质和部队战斗力；派出政工人员配合中共伊盟工委和八路军骑兵第三营在桃力民一带进行抗日救国宣传，开展群众工作。

为阻击日军南犯，新三师两次奉命开赴达拉特旗河防地区与日、伪军作战，痛击南犯之敌。1940 年，新三师攻打盘踞在达拉特旗新民堡张来顺营子的日、伪军，打破了敌人南进的企图。1941年初，新三师配合傅作义部拔掉了日军盘踞3年的柴据点，打掉了日军进犯伊克昭盟的前进基地。新三师在伊克昭盟驻防期间，与国民党部队配合，和驻桃力民的八路军骑兵团一道，多次击退日、伪军对伊克昭盟的进犯，保卫了伊克昭盟和陕甘宁边区北部的安全。

随着新三师在伊克昭盟地区的影响越来越大，国民党开始着手控制和瓦解这支蒙古族抗日武装。 1940年至1941年间，国民党几次下令调该部去甘肃靖远县整训。 按照中共中央指示，乌兰夫、克力更、寒峰等已公开身份的中共党员撤离新三师回到延安。新三师被迫调防甘肃后，失去了与党组织的联系。 国民党对新三师进行了数次改编，“清洗”共产党员，派进大批特务，留在队伍中的党的骨干分子继续开展革命活动。

在中国共产党的领导下，伊克昭盟地区的抗日力量开展了广泛的游击战争，保卫了伊克昭盟和陕甘宁边区，培养了大批革命干部，促进了各民族的团结，为抗战的胜利作出了很大贡献。